混凝土强度检测桥梁工程论文

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1超声回弹综合法

1.1基本原理

超声回弹综合法是利用声速和回弹这两个物理量来推定混凝土强度。声速主要反映材料的密实度，而密实度与材料强度有关。回弹值则反映了材料的表面硬度，而硬度也与强度有关，因此能确切地反映混凝土表面(深3cm左右)的状态。测得两个指标后，利用已建立起来的测强公式推算该测区混凝土强度。

1.2测试方法及注意事项

1.2.1测试方法选择根据构件的几何形状、所处环境、尺寸大小以及所能提供的测试表面等条件，选用不同的超声测试方法：

（1）对测法。当混凝土被测部位能提供一对相互平行的测试表面时，可采用对测法检测。例如检测一般混凝土柱、梁等构件；

（2）角测法。当混凝土被测部位只能提供两个相邻表面时，虽然无法进行对测，但可以采用丁角方法检测。例如检测旁边存在障碍物的混凝土柱子；

（3）平测法。当混凝土被测部位只能提供一个测试表面时，可采用平测法检测。

1.2.2超声平测法测区布置及测试注意事项

（1）应在构件上均匀布置测区，每个构件上测区数不应少于10个；

（2）为了避开钢筋的影响，布置平测超声测点时，应使发射（F）和接收（S）换能器的连线与测点附近钢筋轴线保持一定夹角，一般控制在40°～50°，对预应力混凝土梁体，还应完全避开预应力孔道的位置；

（3）平测时测距宜保持在200～500mm；

（4）宜采用在每测区画方格网的方法控制测距，且最好给两换能器配备合适的定位设施，以避免测距的误差导致最终结果不准，尤其是在测量求平测声速修正系数相关的一系列声时值时。

1.3数据的处理分析

1.3.1混凝土声速计算与修正平测时某测点的声速应按式（1）计算，精确至0.01km/s。vi=li/(ti-t0)（1）式中:vi———第i点平测声速值（km/s）;li———第i点F、S换能器中心之间的距离（mm）;ti———第i点声时读数；t0———声时初读数（sμ）。平测修正后的混凝土中声速代表值应按式（2）计算，精确至0.01km/sva=(λ∑vi)/n（2）式中:va———为平测修正后的平测时混凝土中声速代表值（km/s）；∑vi——为该测区各测点的平测声速值之和（km/s）；n———为该测区的测点数量；λ———为平测声速修正系数。测试面修正后的混凝土中声速代表值应按式（3）计算，精确至0.01km/s。v=βva（3）式中:v———修正后的平测时混凝土中声速代表值（km/s）；β———超声测试面的声速修正系数，顶面平测为1.05，底面平测为0.95，测面1.0。在进行超声波平测时，测区混凝土声速的确定要根据所测构件测试面的实际情况求出修正系数λ，先对平测声速进行适当修正后，再进行混凝土强度计算，不能盲目套用某种修正方法或某一修正系数，否则会引起较大误差。实际工程检测中，如有条件在同一测试部位做平测和对测比较，可求出实际修正系数，按实测修正系数λ对平测声速进行修正。当无条件做对比测试时，可选取有代表性的部位，依次改变发射和接收换能器之间的距离（如200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200mm）进行平测,逐点读取相应声时值，然后以测距li与对应声时ti求回归方程l=a+bt,其中回归系数b相当于对测时的混凝土声速Vd，然后以Vd与各测点声速的平均值Vm进行比较，求出该状态下的平测声速修正系数λ。

1.3.2混凝土强度换算测区混凝土强度的换算应优先采用地区测强曲线，若无地区测强曲线，可采用全国统一测区混凝土强度换算表换算。

1.3.3混凝土强度推定构件测区数少于10个时，按式（4）计算。fcu.e=fcuc.min（4）式中：fcuc.min———构件最小的测区混凝土抗压强度换算值（MPa）；fcu.e———构件的混凝土抗压强度推定值（MPa）。构件测区数不小于10个或按批量检测时，按式（5）计算。fcu.e=mfcuc-1.645sfcuc（5）式中：mfcuc———构件测区混凝土抗压强度换算值的平均值（MPa）；sfccu———构件测区混凝土抗压强度换算值的标准差（MPa）。出现下述三种情况时，构件不能按批推定强度，应全部按单个构件检测推定强度。

（1）该批构件混凝土强度平均值小于25.0MPa，标准差sfccu＞4.50MPa；

（2）该批构件混凝土强度平均值在25.0～50.0Ma，标准差sfccu＞5.50MPa；

（3）该批构件混凝土强度平均值大于50.0MPa，标准差sfccu＞6.50MPa。

1.4超声回弹综合法的特点

与单一回弹法相比，综合法测试精度高、适用范围广、能够较全面地反映结构混凝土的实际质量等优点。平测法只能反映浅层混凝土的质量，对于厚度较大的板式结构（如混凝土承台、筏板等）不宜用平测法，可沿结构表面每间隔一定距离钻一个φ40～φ50mm的超声测试孔，用径向振动式换能器进行声速测量。影响超声波声速的因素很多，如混凝土的砂率、混凝土的坍落度、石料比重、测距、温度等。为了提高综合法所测结果的准确性，不同地区宜根据当地的实际情况，试验研究得出该地区的各种声速影响因素的程度，从而在推定混凝土强度之前对声速进行修正，以提高最终结果的准确性。

2钻芯法

2.1基本原理

钻芯法是利用专用钻芯机从被检测的结构或构件上直接钻取圆柱型的混凝土芯样，并根据芯样的抗压试验强度来推定混凝土的抗压强度，是较为直观可靠的检测混凝土强度或观察混凝土内部质量的局部半破损现场检测方法。相对于非破损法和其他半破损法而言，钻芯法由于具有不受混凝土龄期限值、测试结果误差范围小、直观、能真实地反映混凝土强度等诸多优点，在实际工程中得到广泛的应用。但是，钻芯会造成结构或构件的局部破坏,因此其测点的数量受到严格的限制,不可在构件上普遍使用。

2.2钻芯位置

芯样应在结构或构件的下列部位钻取：结构或构件受力较小的部位；混凝土强度质量具有代表性的部位；便于钻芯机安放与操作的部位；避开主筋、预埋件和管线的位置，并尽量避开其它钢筋；用钻芯法和其他方法综合测定强度时，钻芯部位应有该方法的测区或在其测区附近。固定钻机钻取芯样,取出芯样进行编号,并记录被取芯样的构件名称、位置和方向。结构物的芯样钻取后所留下孔洞应及时进行修补,以保证其正常工作。

2.3芯样试件处理

芯样应为公称直径100mm、高径比为1:1的混凝土圆柱体试件。芯样试件内不应含有钢筋。如不能满足此项要求，每个试件内最多只允许含有二根直径小于10mm的钢筋，且钢筋应与芯样轴线基本垂直并不得露出端面。小直径芯样不得带有钢筋。芯样外观尺寸对强度的影响主要取决于端面的平整度、平行度和垂直度。锯切后的芯样，当不能满足平整度及垂直度要求时，应进行端面补平加工,补平层与芯样层要结合牢固,以使受压时的补平层与芯样的结合面不提前破坏。芯样试件一般应在自然干燥的状态下进行试验。当结构工作条件比较潮湿，需要确定潮湿状态下混凝土的强度时，芯样试件宜在20℃±5℃的清水中浸泡40～48h，从水中取出后立即进行试验。

2.4芯样试件的试验和抗压强度值的计算

芯样试件进行抗压试验时，应按现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》GB/T50081中对立方体试块抗压试验方法进行。芯样试件的混凝土抗压强度可按式（6）计算：fcu,cor＝Fc/A（6）式中：fcu,cor———芯样试件的混凝土抗压强度值（MPa）；Fc———芯样试件的抗压试验测得的最大压力（N）；A———芯样试件抗压截面面积（mm2）。检测批混凝土强度推定区间的确定方法：由于抽样检测必然存在着抽样不确定性，给出确定的推定值必然与检测批混凝土强度值的真值存在偏差，因此给出一个推定区间更为合理。推定区间是对检测批混凝土强度真值的估计区间。钻芯确定单个构件的混凝土强度推定值时，有效芯样试件的数量不应少于3个；对于较小构件，有效芯样试件的数量不得少于2个。单个构件的混凝土强度推定值不再进行数据的舍弃，而应按有效芯样试件混凝土抗压强度值中的最小值确定。

2.5钻芯法的特点

钻芯法直接从结构或构件上钻芯样，根据芯样试压强度推定结构混凝土立方体抗压强度，不受混凝土龄期和碳化深度影响，直观、可靠、精度高。但是，钻芯及芯样加工需要专用的配套设备和较长时间，且对鉴定结构有局部损伤，需要修补，且成本较高。

3工程实例

某市新建乡道桥梁工程，设计采用混凝土墙式护栏，设计强度C30。在施工质量控制过程中，发现有17座桥梁的墙式护栏的标准立方体试件标准养护28d抗压强度不合格。受建设单位委托，对这17座中小桥梁的混凝土墙式护栏进行了混凝土强度专项检测。考虑到单一检测方法的局限性，采用了回弹法、超声回弹综合法、钻芯法三种方法进行了检测。全部17个混凝土构件均采用回弹法测强，其中5个构件的标准立方体试块及回弹法检测结果都显示强度误差较大的，又进行了钻芯法检测，另外12个构件除了回弹法检测外，还采用了超声回弹综合法检测。使用仪器有：回弹仪、混凝土碳化深度测量仪、NM-4A非金属超声波检测仪、多功能混凝土钻孔取芯机、切割机、液压万能试验机、钢直尺、游标卡尺等。从实验结果可以看出，各种检测而方法所得的混凝土强度都有一定差异。回弹法与超声回弹综合法测得的混凝土强度值离散性较大。超声回弹综合法较回弹法测得的混凝土强度值较略高。根据施工记录，五个采用钻芯法的构件为冬季气温较低时施工，且现场保温措施不当。对该五个构件采用回弹法所测得的强度值相对较低，采用钻芯法测得的强度值均较回弹法的测值略高。钻芯法能较为接近的反映混凝土的实际强度状况；回弹法对表面有一定劣化的混凝土构件，所测的强度值偏低，不能准确反映构件内部混凝土的实际情况；钻芯法可以作为回弹法的良好补充。由于混凝土湿度和龄期对测得的声速值和回弹值均有较大影响，当混凝土龄期较长时，声速值偏低而回弹值偏高。试验表明采用超声回弹综合法来推算混凝土强度时，可以互相弥补不足，能较全面地反映混凝土的质量情况，相互抵消影响因素的干扰。因此，测试精度高，可靠性大，适用范围广，尤其对已失去混凝土原始资料的长龄期构件。

4体会

三种混凝土强度检测方法中，回弹法和超声回弹综合法检测手段简便，对结构完全没有损伤，钻芯法对结构有局部损伤，却是目前构件内部状况直观检验和强度评定的最好方法。回弹法和超声回弹综合法受龄期、碳化及构件内外质量差异等较多条件限制，误差较大。钻芯法受龄期、构件内外差异等影响小，但是由于会对构件造成损伤，限制了芯样取样数量，其检测结果相对整个构件来讲，代表性较差。在混凝土构件强度检测时，应以回弹法、超声回弹综合法为主，同时应采用钻芯法校正回弹法及其他测试方法的准确度。因此，已建桥梁结构的混凝土强度检测应尽可能使用两种强度检测方法或采用非破损与局部破损检测方法相结合的方法，才可有效提高混凝土抗压强度检测数据的可靠性。

作者：柴桦 单位：江苏现代工程检测有限公司